
- •Аннотация
- •Введение
- •1 Доменный процесс, задачи автоматизации
- •2 Доменная печь как объект автоматизации
- •2.1 Статические и динамические характеристики доменного процесса
- •2.2 Автоматический контроль основных параметров доменного процесса
- •2.3 Локальные системы регулирования доменной печи
- •3 Разработка структурной схемы системы автоматизации
- •3.1 Анализ систем автоматического регулирования
- •3.2 Типовая схема регулирования температуры горячего дутья
- •3.3 Создание модели адаптивной системы автоматического регулирования
- •3.4. Разработка системы автоматического регулирования температуры горячего дутья с перестраиваемой структурой
- •3.5 Разработка элементов устройств управления на основе многофункциональных логических модулей
- •4 Расчетная часть
- •4.1 Идентификация объекта управления
- •4.2 Расчет оптимальных параметров настройки управляющего устройства для типовой структуры автоматического регулирования температуры горячего дутья доменной печи
- •4.2.1 Аналитический метод расчета оптимальной настройки регуляторов с помощью расширенных амплитудно-фазовых характеристик
- •4.2.2 Определение параметров настройки регуляторов с помощью номограмм
- •4.2.3 Графо-аналитический метод определения параметров настройки регуляторов
- •4.2.4 Метод вти для приближенного расчета оптимальной настройки регулятора
- •4.2.5 Метод максимума амплитудно-частотных характеристики (метод Ротача)
- •4.2.6 Выбор метода расчета
- •4.2.7 Расчет оптимальных параметров настройки пи-регулятора
- •4.3 Расчет оптимальных параметров настройки адаптивной системы автоматического регулирования
- •4.4 Расчет оптимальных параметров настройки системы автоматического регулирования с перестраиваемой структурой
- •4.5 Оценка качества переходных процессов
- •5 Экономическая часть
- •5.1 Определение технического уровня выполненной разработки
- •5.2 Определение капитальных вложений на разработку системы автоматизации
- •5.3 Определение единовременных капитальных вложений на приобретение средств автоматизации, их монтаж и наладку
- •5.4 Расчет годовых эксплуатационных затрат
- •5.5 Расчет экономической эффективности
- •5.6. Выводы
- •6 Производственная и экологическая безопасность
- •6.1 Расчет системы заземления
- •6.2 Устройства защитного отключения
- •6.3 Мероприятия по охране окружающей среды
- •Заключение
- •Список использованных источников
5.5 Расчет экономической эффективности
Затраты на топливо:
,
где
=101500
м3/год – годовой расход топлива;
=300
руб./1000м3 – цена натурального
топлива, следовательно:
руб.
Экономия топлива:
руб.
Чистый дисконтированный доход:
,
где
K= Косн + Книокр = 434181
руб.; U = Uт – Uг =
–3
710 671,93 = = 1434328 руб.
Рассчитаем ЧДД для разных ставок дисконтирования (i = 0.2, 0.4 и 0.6) (табл. 18).
Таблица 18
Расчет чистого дисконтированного дохода
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Е |
Kр |
434181 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
— |
U |
0 |
1434328 |
1434328 |
1434328 |
1434328 |
1434328 |
1434328 |
— |
ЧДД1 |
-434181 |
761092,3 |
1757153 |
2587204 |
3278914 |
3855338 |
4335691 |
0,2 |
ЧДД2 |
-434181 |
590338,9 |
1322139 |
1844853 |
2218221 |
2484912 |
2675405 |
0,4 |
ЧДД3 |
-434181 |
462273,9 |
1022558 |
1372736 |
1591597 |
1728385 |
1813878 |
0,6 |
По результатам табл. 18 построим график (рис 44).
Рис. 44
5.6. Выводы
В данном разделе проведена экономическая оценка реализации системы автоматического регулирования температуры горячего дутья доменной печи на базе разрабатываемого управляющего устройства с переменной структурой и рассчитаны основные показатели, характеризующие эффективность денежных вложений.
Результатами этой оценки являются следующие выводы:
– экономически оправдано вложение денежных средств в разработку системы автоматического регулирования новыми техническими средствами, т.к. их использование дает значительную экономию топлива, что существенным образом отражается на затратах;
– даже при высокой ставке дисконтирования i = 0.6 модернизация окупится уже через пол года, т.е. кредит банка можно погасить в течение первого года внедрения разработанной системы автоматизации.
6 Производственная и экологическая безопасность
Охрана труда – это система законодательных актов и норм, направленных на обеспечение безопасности труда и соответствующих им социально-экономических, организационных и санитарно – гигиенических мероприятий, для, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда.
Одна из основных задач охраны труда заключается в обеспечении безопасности труда человека, т.е. создание таких условий труда, при которых исключается воздействие на работающих опасных вредных производственных факторов.
Вопросы, связанные с условиями труда на производстве, характеризуются не только трудовыми процессами, но и окружающей санитарно- гигиенической обстановкой. Если при трудовом процессе нагрузка падает на мышечную и нервную систему человека, то окружающая обстановка (температура воздуха, его влажность, загрязнение) вызывают изменения в функционировании дыхания, зрения, слуха, кровообращения, т.к. каждый из этих факторов отрицательно влияет на трудовую деятельность человека, утомляет, ослабляет внимание, что ведет к наибольшей вероятности травмы.
При разработке мер защиты от выявленных вредных производственных факторов необходимо дать описание применяемым мерам защиты с учетом требований нормативных документов.
Соблюдение правил и норм по безопасности жизнедеятельности позволяет улучшить и облегчить условия труда, обеспечить широкие возможности для высокопроизводительной работы.
Место размещения пунктов управления в каждом конкретном случае определяется с учетом особенностей технологического процесса, норм и противопожарных требований строительного проектирования, компоновочных и строительных решений, удобства управления автоматизируемым объектом, простоты обслуживания системы.
В помещении, где расположены щиты управления, могут присутствовать ряд опасных и вредных факторов:
- Опасные:
1. Опасность поражения электрическим током.
2. Опасность механического травмирования.
3. Опасность возникновения загораний и пожаров.
- Вредные:
1. Опасность, обусловленная шумами и вибрацией машин.
2. Метеорологические условия работы в помещениях.
Рассмотрим все пять видов по очереди:
1. Опасность поражения электрическим током. Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного для жизни воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества [70].
Опасность поражения электрическим током, в отличие от прочих опасностей, усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно, как, например, движущейся части, раскалённый объект, открытые люки, неограждённые площадки на больших высотах. Опасность обнаруживается слишком поздно - когда человек уже поражён.
Помещение, где расположены щиты управления, относится к помещениям без повышенной опасности, т.к. отсутствуют следующие факторы:
сырость;
токопроводящая пыль;
токопроводящие полы;
высокая температура;
возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам и механизмам и металлическим корпусам электрооборудования.
К мероприятиям по предотвращению возможности поражения электрическим током следует отнести:
При производстве монтажных работ необходимо использовать только исправный инструмент, аттестованный службой КИПиА.
С целью защиты от поражения электрическим током, возникающим между корпусом приборов и инструментом при пробое сетевого напряжения на корпус, корпуса приборов и инструментов должны быть заземлены.
При включенном сетевом напряжении работы на задней панели должны быть запрещены.
Все работы по устранению неисправностей должен производить квалифицированный персонал.
Необходимо постоянно следить за исправностью электропроводки.
В случае поражения работающего электрическим током пострадавшему необходимо оказать доврачебную помощь, для чего необходимо проделать следующие операции:
Освободить пострадавшего от воздействия источника электрического тока путём выключения источника питания. В случае невозможности выключения - резким ударом в направлении от источника тока.
Положить пострадавшего в удобное положение, при необходимости сделать непрямой массаж сердца и искусственное дыхание.
Вызвать скорую помощь.
Поставить администрацию, инженера по технике безопасности в известность о происшедшем несчастном случае.
2. Опасность механического травмирования. Присутствует только при монтажных работах, а при эксплуатации щитов и пультов управления вероятность получения механических травм пренебрежимо мала, т.к. в помещении отсутствуют какие-либо предметы, которыми могут быть нанесены телесные повреждения.
3. Опасность, обусловленная шумами и вибрацией машин. Основными вредными факторами при работах являются шум и вибрация.
В результате гигиенических исследований установлено, что шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывая на организм вредное воздействие. При длительном воздействии шума на организм происходят нежелательные явления: снижается острота слуха и зрения, повышается кровяное давление, снижается внимание.
Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем.
Для измерения и исследования шума служат шумомеры. Ими измеряют уровни звукового давления в различном диапазоне частот.
Расчётным путём уровень силы звука можно определить следующим образом:
J = 20 lg (P/(200000)),
где J – уровень силы звука, дБ; Р – звуковое давление, Н/м2; 200 000 – величина порогового среднеквадратичного звукового давления, Н/м2.
В пунктах управления необходимо создавать приемлемые условия слышимости при минимальном влиянии неблагоприятных факторов на органы слуха оператора. В [45] приведены допустимые значения уровней шума в помещениях пунктов управления (80 дБА).
Вибрации также неблагоприятно воздействуют на организм человека и могут быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечной систем, а также опорно-двигательного аппарата. Это заболевание сопровождается головными болями, головокружением, повышенной утомляемостью. При действии вибрации на руки наблюдается их онемение. Длительное воздействие вибраций приводит к развитию вибрационной болезни, успешное лечение которой возможно только на ранней стадии заболевания.
При оценке влияния вибрации на организм человека наиболее важными факторами являются частота и амплитуда вибрации. Пороговая частота вибраций составляет 18 Гц , при меньшей частоте вибрация воспринимается в виде отдельных толчков. Верхний порог частоты воспринимаемых вибраций находится на уровне 1500 Гц. При дальнейшем повышении частоты вибрации возникает ощущение равномерного прикосновения определенной силы.
Вибрации, под воздействием которых может оказаться оператор в производственных условиях, могут быть вызваны главным образом сотрясением пола и других элементов зданий вследствие ударного действия [45]. Передаваясь телу человека, вибрации отражаются на нормальном функционировании отдельных органов и вызывают общее утомление оператора. Необходимо также отметить, что при вибрациях, воздействующих на человека с амплитудой 0,025 мм при частоте от 10 до 130 Гц, существенно уменьшается острота зрения (быстро уменьшается возможность различать показания приборов даже в условиях нормального освещения).
Мероприятия по уменьшению воздействия вибраций и шумов на организм человека:
Одним из основных методов уменьшения шума на производстве является снижение (ослабление) шума в самих источниках - в электрических машинах, станках, механизмах и других устройствах.
В механических устройствах часто причинами недопустимого шума являются: износ подшипников, неточная сборка деталей при ремонтах и т.д. Поэтому в процессе эксплуатации всех видов машин и механического оборудования следует точно выполнять все требования правил технической эксплуатации.
Повышенный шум, создаваемый машинами, трансформаторами, электромагнитными аппаратами, часто бывает из-за неплотного стягивания пакетов стальных сердечников, неполного притягивания подвижной части магнитопровода контактора (магнитного пускателя). У электродвигателей ненормальный шум возникает при работе с перегрузкой или при обрыве одной фазы. Своевременное устранение этих причин позволяет снизить уровень шума.
Защита от вибраций на рабочих местах осуществляется методом виброизоляции путём устройства упругих элементов, размещённых между вибрирующей машиной и основанием, на котором она установлена. В качестве амортизаторов вибраций используют стальные пружины или резиновые прокладки.
В качестве индивидуальной защиты от вибраций, передаваемых человеку через ноги, рекомендуется носить обувь на войлочной или толстой микропористой резиновой подошве. Для защиты рук рекомендуется использовать виброгасящие перчатки.
4. Опасность возникновения загораний и пожаров. Пожарная опасность электроустановок, каковыми являются шиты и пульты управления, обусловлена наличием в применяемом электрооборудовании горючих изоляционных материалов. Горючими являются изоляция обмоток машин, трансформаторов, различных электромагнитов (контакторы, реле, контрольно-измерительные приборы), проводов и кабелей.
Согласно строительным нормам и правилам (СНиП11-90-81) в зависимости от характеристики вращающихся в производстве веществ и их количества, производства подразделяются по пожарной и взрывной опасности на категории А, Б, В, Г, Д. Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий следует определять для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов. Потенциально опасные производства подразделяются на категории, указанные в [45].
Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий следует определять для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.
Помещение по пожарной и взрывной опасности относят к категории В (пожароопасная), характеризующейся наличием:
легковоспламеняющихся, горючих и трудногорючих жидкостей, твёрдых горючих и трудногорючих веществ и материалов, веществ и материалов, способных при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с другим только гореть при условии, что помещение, в котором они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категории А или Б.
При строительстве зданий и сооружений с учётом категории производства применяют строительные материалы и конструкции, которые подразделяются на три группы:
сгораемые;
трудносгораемые;
несгораемые.
Наше помещение относится к несгораемым.
К противопожарным мероприятиям в помещении относят следующие мероприятия:
Помещение должно быть оборудовано: средствами тушения пожара (огнетушителями, ящиком с песком, стендом с противопожарным инвентарем); средствами связи; должна быть исправна электрическая проводка осветительных приборов и электрооборудования.
Каждый сотрудник должен знать место нахождения средств пожаротушения и средств связи; помнить номера телефонов для сообщения о пожаре; уметь пользоваться средствами пожаротушения.
Помещение обеспечено средствами пожаротушения в соответствии с нормами. На 100 м2 пола имеется:
Химический пенный огнетушитель ОП-10 – 1 шт.
Углекислотный огнетушитель ОУ-5 – 1 шт.
Ящик с песком на 0,5 м3 – 1 шт.
Железные лопаты – 2 шт.
При невозможности самостоятельно потушить пожар необходимо вызвать пожарную команду, после чего поставить в известность о случившемся инженера по ТБ.
5. Метеорологические условия работы в помещениях. Под метеорологическими условиями понимаются оптимальные и допустимые температуры, относительная влажность и скорость движения воздуха, которые устанавливаются для рабочей зоны производственных помещений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2-х метров над уровнем пола или площадки, на которых находятся рабочие места.
Все производственные помещения разделены на два класса. К первому классу отнесены помещения с незначительными избытками явного тепла (до 23 Дж/м3с и менее). Ко второму классу относятся помещения со значительными избытками тепла (более 23 Дж/м3с). Щит управления следует отнести к помещениям первого класса исходя из производственных условий. Температура, относительная влажность, скорость движения воздуха в рабочей зоне помещения, относящегося к первому классу, должны соответствовать оптимальным и допустимым нормам метеорологических условий по [120] (температура – 15-21оС; относительная влажность воздуха – 75%; скорость движение воздуха – 0,4 м/с).